SVEUČILIŠTE U ZAGREBU

GRAFIČKI FAKULTET

DIPLOMSKI RAD

Vedran Hanževački

Zagreb, 2018

Smjer: Tehničko - tehnološki

DIPLOMSKI RAD

GRAFIČKA KORISNIČKA SUČELJA ZA

UPRAVLJANJE SUSTAVIMA PAMETNE KUĆE

Mentor: Student:

Doc. dr. sc. Tibor Skala Vedran Hanževački

Sažetak Automatizacija kao sljedeći korak informatizacije ulazi u sve grane industrije, a

od nedavno postaje dostupna masama za uporabu u kućanstvima u obliku

pametnih kuća (kućna automatizacija) gdje kreativnost može uroditi vrlo

zanimljivim projektima. Uz automatizaciju, pojavljuju se i digitalni oblici

upravljanja raznim uređajima koji tako postaju "pametni". Kako bi interakcija ljudi

i strojeva bila intuitivna stvorena su grafička korisnička sučelja, a u slučaju kućne

automatizacije nadzorne ploče (dashboard) su vrlo zanimljive. Jednostavan,

intuitivan i pristupačan dizajn te kvalitetno korisničko iskustvo vrlo su bitni za

održavanje ljudske pažnje i želje za korištenjem istih. Odabirom kvalitetne

tehnologije osigurava se stabilan rad i pouzdanost same automatizacije i

digitalnog upravljanja. Rad će prikazati primjer upravljanja i automatizacije

određenog elementa u kućanstvu pomoću tehnologija i platforme otvorenog koda

(Raspberry Pi). Platforma podržava mnoge uređaje i tehnologije čije integriranje

je omogućeno, a interakcija je bazirana na ekranu osjetljivom na dodir gdje je

prikazana nadzorna ploča. Ploča će biti dizajnirana tako da je uporaba vrlo

jednostavna, s pristupom često korištenim elementima kućanstva (svjetla, vrata,

alarm, televizor, grijanje i slično) te akcijama baziranim na jednom grafičkom

elementu koji odrađuje više radnji odnosno uključuje više elemenata iz

kućanstva. Automatizacija takvog sustava može se odvijati i pomoću raznih

senzora postavljenih u kućanstvu, s primjerom prikazanim u radu.

Ključne riječi: kućna automatizacija, pametna kuća, Raspberry Pi, korisničko

sučelje, kontrolna ploča

Abstract Automation as the next step of informatization has infiltrated all the industries and

has recently become available for the masses for the households in the form of

smart homes (home automation) where creativity can generate very interesting

projects. Besides automation, there are also digital means of control for various

devices that become "smart". In order to make intuitive interaction between

people and machines, graphical user interfaces are created, and in case of home

automation dashboards are very interesting. Simple, intuitive and affordable

design and high quality user experience are essential for maintaining human

attention and the desire to use them. High quality technology ensures stable

operation and reliability of automation and digital control. This paper will show a

sample of management and automation of a particular element in the home using

open source technology and open platform (Raspberry Pi). This platform

supports many devices and technologies whose integration is enabled, and

interaction is based on the touch screen where the dashboard is displayed.

Dashboard will be designed with ease of use in mind, with access to frequently

used household elements (lights, doors, alarms, TV sets, heating, etc.) and

actions that will be based on a single graphic element that performs multiple

activities (turns on few household elements). Automation of such a system can

also be carried out using various sensors set up in the household, with the

example shown in this paper.

Keywords: home automation, smart home, Raspberry Pi, user interface,

dashboard

Sadržaj

1. Uvod ........................................................................................................... 1

2. Grafička korisnička sučelja ...................................................................... 2 2.1. Interakcija čovjeka i računala ..................................................................... 2 2.2. Grafički sustavi: prednosti i mane ............................................................. 3

2.2.1. Prednosti ............................................................................................... 3 2.2.2. Mane ..................................................................................................... 4

3. Dizajn korisničkog sučelja........................................................................ 5 3.1. Dizajniranje kvalitetnog korisničkog sučelja ............................................. 6

4. Kontrolna ploča (dashboard) ................................................................. 12

5. Kućna automatizacija .............................................................................. 14 5.1. Komunikacijski protokoli .......................................................................... 16

5.1.1. Protokoli bazirani na žičanoj komunikaciji ............................................ 17 5.1.2. Protokoli bazirani na bežičnoj komunikaciji .......................................... 21

6. Sustavi za kućnu automatizaciju ........................................................... 25

7. Home Assistant ....................................................................................... 32 7.1. MQTT .......................................................................................................... 34 7.2. YAML .......................................................................................................... 35 7.3. Floorplan za Home Assistant ................................................................... 36

8. Praktični dio ............................................................................................. 37 8.1. Definiranje problema ................................................................................. 37 8.2. Konfiguriranje ............................................................................................ 38 8.3. Dizajniranje i konfiguriranje kontrolne ploče .......................................... 39

9. Rezultati i rasprava ................................................................................. 42

10. Zaključak .............................................................................................. 43

11. Literatura .............................................................................................. 44

12. Popis slika ............................................................................................ 46

13. Popis isječaka kodova ........................................................................ 46

14. Popis oznaka i kratica ......................................................................... 47

15. Manje poznati pojmovi i akronimi ...................................................... 48

1

1. Uvod

Čovjekova težnja oduvijek se kretala k olakšavanju svakodnevnih radnji pa je

tako s napretkom tehnologije omogućeno njihovo olakšavanje, odnosno

omogućena je automatizacija istih te njihovo izvođenje na jednostavniji način.

Automatizacija ima početke još davnih godina i to za obavljanje težih fizičkih

radova te za ubrzanje proizvodnje, no s vremenom počela je ulaziti sve dublje u

ljudski život. Tako danas postoje pametne kuće uz koje je moguće gotovo

zaboraviti na nekada svakidašnje radnje poput postavljanja termostata svako

jutro i večer. Pametna kuća pomoću pametnih uređaja i sustava omogućava i

mnogo više od toga. Osim olakšanja života pruža i veću ugodnost življenja putem

promjena boja svjetla, prigodne glazbe, različite temperature i slično. Osim toga

veliki aspekt ima i energija, odnosno ušteda nje. Prateći tko je kod kuće, u koje

vrijeme i koliko dugo moguće je istrenirati sustav da se prilagođava ukućanima

te prema tome pali, gasi svjetlo, grijanje itd. što uzrokuje uštedu energije.

Razvojem pametnih kuća i sustava za njih pojavljuju se i sučelja za tu namjenu.

Najčešće se koriste kontrolne ploče (dashboard) čija namjena savršeno

odgavara takvim sustavima, a to je ciljani, prezicni prikaz informacija za vrlo brzo

informiranje. Osim informiranja bitna je mogućnost upravljanja uređajima

pametne kuće putem kontrolne ploče. Kontrolna ploča najčešće je prikazna na

nekom uređaju osjetljivom na dodir te pričvršćenom na zid čime zamjenjuje

termostat i središnje je mjesto za upravljanje, praćenje i nadzor cijele kuće

(kamere, senzori, prekidači i slično).

Dizajnom vlastite kontrolne ploče i korištenjem sustava koji je prilagodljiv

omogućuje se savršena prilagodba domu u kojem će se sustav koristiti.

2

2. Grafička korisnička sučelja

Porast složenosti sustava te razvoj višeprogramskih i višekorisničkih sustava

dovode do potrebe ugradnje funkcionalnosti i svojstava računalnog sustava koje

su dostupne krajnjem korisniku u jednu jednostavnu i lako upotrebljivu metaforu,

što dovodi do usavršavanja korisničkih sučelja računalnih sustava. Osnovna

funkcija korisničkog sučelja (engl. user interface) jest olakšavanje dijaloga,

komunikacije čovjeka i računala. Za razliku od pisane riječi, sučelje nije

namijenjeno neprekidnom, kontinuiranom čitanju, već prije predstavlja "okvir"

predviđen neprestanim složenim kretanjima. Povećavanjem konzistentnosti i

jasnoće sučelja povećava se i njegova djelotvornost, što je od presudne važnosti

budući da “...korisničko sučelje otvara vrata moći računalnog sustava” (Marcus i

Van Dam, 1991). [1]

Grafičko korisničko sučelje niz je različitih prikaza i interakcijskih tehnika

povezanih u zajednički sustav odnosno skup elemenata – objekata – koji se

mogu vidjeti, dodirnuti, čuti ili na neki drugi način doživjeti, a čija je svrha

provođenje određenih operacija i zadaća, neovisno od drugih objekata. Najčešći

način korištenja grafičkog korisničkog sučelja je direktna manipulacija objektima,

odnosno selektiranje i korištenje pojedinih elemenata upotrebom neke vrste

pokaznog mehanizma, poput miša, joysticka ili zaslona osjetljivog na dodir. [1]

2.1. Interakcija čovjeka i računala

Interakcija čovjeka i računala (engl. Human-Computer Interaction, HCI) bavi se

razumijevanjem, oblikovanjem, vrednovanjem i implementiranjem interaktivnih

računalnih sustava namijenjenih čovjekovoj upotrebi (Preece i drugi, 1994), a sve

radi osiguravanja upotrebljivih i funkcionalnih računalnih sustava. Osnovni

problem nastaje prilikom oblikovanja i tehničkog realiziranja korisničkih sučelja

sustava koja će komunikaciju između čovjeka i računala učiniti jednostavnijom i

učinkovitom, usmjerenom obavljanju željenog zadatka, a koja će ujedno

3

istodobno posjedovati transparentnost što je nužno za razvijanje korisnikove

neopterećenosti samim sučeljem.

2.2. Grafički sustavi: prednosti i mane

Grafička sučelja pojavila su se s velikim obećanjima. Njihovo predstavljeno

pojednostavljeno sučelje trebalo je smanjiti memorijske zahtjeve koji su bili

nametnuti korisnicima, efikasnije iskoristiti mogućnosti obrade informacija i

drastično smanjiti zahtjeve za učenjem sustava.

2.2.1. Prednosti

Uspjeh grafičkih sustava pripisan je mnogim faktorima. Navedene prednosti su

najčešće istaknute.

Simboli prepoznati brže od teksta. Istraživanja su pokazala da se simboli

prepoznaju brže i točnije od teksta, a grafički atributi ikona poput oblika i boje,

vrlo su korisni za brzo kasificiranje objekata, elemenata ili teksta pomoću

zajedničkih vrijednosti.

Brže učenje. Istraživanja su također pokazala da grafičke, slikovne

reprezentacije pomažu učenju, a simboli mogu bili lako naučeni.

Brže korištenje i rješavanje problema. Vizualne i prostorne reprezentacije

informacija pokazale su se jednostavnijima za zadržati i manipulirati što vodi do

bržeg i uspješnijeg rješavanja problema.

Lakše pamćenje. Zbog veće jednostavnosti lakše je svakodnevnim korisnicima

zadržati funkcionalne koncepte.

4

Prirodnije. Grafičke reprezentacije objekata smatrane su prirodnijima i bliskijima

urođenim ljudskim sposobnostima.

Ostali faktori: iskorištavanje vizualnih/prostornih znakova, poticanje konkretnijeg

razmišljanja, pružanje konteksta, manje pogrešaka, povećan osjećaj kontrole,

neposredna povratna informacija, predvidivi sustavni odgovori, akcije se mogu

lako povratiti, manja tjeskoba u vezi s upotrebom, privlačnije, može koristiti manje

prostora, zamjenjuje nacionalne jezike, lako proširivanje s tekstualnim prikazom,

niske potrebe za pisanjem, glatki prijelaz s naredbenog jezičnog sustava.

2.2.2. Mane

Pozitivna istraživanja, hipoteze i komentari u vezi s grafičkim sustavima suočene

su sa studijama, otkrićima i mišljenjima koji ukazuju da grafička reprezentacija i

interakcija nije uvijek bolja. Navedene su neke od glavnih mana.

Veća dizajnerska kompleksnost. Elementi i tehnike dostupne grafičkom

dizajneru brojčano nadjačaju one dostupne tekstualno baziranom dizajneru.

Kontrole i osnovne alternative moraju biti izabrane iz skupine koje nadilaze broj

50 (alternative dostupne tekstualno baziranom dizajneru broje oko 15). Ovaj

dizajnerski potencijal ne mora nužno značiti bolji dizajn, osim ako su dovedene

kvalitetne odluke i dosljedno i jednostavno primjenjene.

Učenje je i dalje potrebno. Kada se korisnik prvi puta susretne s grafičkim

korisničkim sučeljem, nije mu trenutno jasno što učiniti. Značenja mnogih riječi i

znakova mogu biti nejasna. Tekstualno bazirani sustav može lako biti strukturiran

tako da uključuje jasne upute.

Manjak praktično dobivenih dizajnerskih naputaka. Grafička sučelja su i

danas opterećena manjkom široko dostupnih praktično dobivenih dizajnerskih

naputaka. Postoji više razloga, u početku, većinu razvijatelja više je zanimalo

5

rješavanje tehničkih nego korisničkih problema pa tako malo istraživanja pomaže

donošenju dizajnerskih odluka. Danas, istraživanja obavljena u području

korištenja rijetko su objavljena, ponajviše zbog održavanja konkurentne

prednosti.

Nedosljednost u tehnikama i terminologiji. Postoje mnoge razlike u

tehnikama, terminologiji, izgledu između različitih pružatelja grafičkih sustava.

Nedosljednosti se događaju zbog autorskih prava, pravnih implikacija, razlike u

proizvodima i našem sve većem znanju o sučeljima.

Područje rada je sadašnjost. Dok sustavi izravne manipulacije pružaju

kontekst, također zahtijevaju od korisnika da rade u "sadašnjosti".

Ostale mane: nije uvijek poznato, ograničelja ljudskog shvaćanja, zahtjevi za

manipulaciju prozorom, ograničenja proizvodnje, postoji samo nekoliko testiranih

ikona, neučinovito za iskusne korisnike tipkovnice, neučinkovito za napredne

korisnike, nije uvijek preferirani način interakcije, nije uvijek najbrži način

interakcije, povećana mogućnost nereda i zbunjivanja, faktor zaigravanja, može

koristiti više prostora zaslona, ograničenja hardvera. [2]

3. Dizajn korisničkog sučelja

Dizajn korisničkog sučelja nekada je bio mnogo jednostavniji proces. Vršio ga je

sam programer, a sam proces i korisnik nisu bili toliko bitni. Danas je dizajn

korisničkog sučelja postao jedan od glavnih procesa mnogih poznatih digitalnih

brendova jer je uočena moć koju pruža.

UX (User experience) dizajn predstavlja dizajn korisničkog iskustva odnosno

proces dizajniranja proizvoda (digitalnog ili fizičkog) koji je koristan, jednostavan

za korištenje i ugodan za interakciju. Riječ je o povećanju korisničkog iskustva

6

između korisnika i proizvoda. UX dizajn više je od dizajna. Utjecaj na korisničko

iskustvo vezan je i za odluke koje organizacija donosi i za to kako programer

izvede određeni zadatak. Zadaća UX dizajnera je utvrditi kako se potrošač osjeća

kada koristi proizvod. Kod dizajniranja ni za jedan problem ne postoji jedinstveno

rješenje. UX dizajner istražuje više različitih rješenja kako bi riješio specifični

korisnički problem. Odgovornost UX dizajnera je osigurati da proizvod logično

prelazi s jednog koraka na drugi. Jedan od načina je da dizajner provodi

ispitivanja gdje promatra ponašanja ispitivanih korisnika. Prepoznavajući

verbalne i neverbalne blokade tijekom korištenja, i usavršavanjem i iteriranjem,

dolazi se do „najboljeg“ rješenja. [3]

UI (User interface) dizajn predstavlja dizajn korisničkog sučelja, odnosno

vizualna je reprezentacija web stranice, aplikacije ili nekog drugog proizvoda i

fokusira se na predviđanja kako će korisnik koristiti taj proizvod i osigurava da

sučelje ima elemente koji su jednostavni i razumljivi. Ovo područje spaja

elemente interakcijskog i vizualnog dizajna te informacijske arhitekture. Korisnici

su već upoznati kako se elementi sučelja ponašaju u određenim situacijama, zato

dizajneri pokušavaju biti konzistentni i predvidljivi u odabiru elemenata. Tako se

povećava efikasnost i zadovoljstvo korisnika. Disciplina UI dizajna popularizirala

se pojavom prvih pametnih telefona. [3, 4]

3.1. Dizajniranje kvalitetnog korisničkog sučelja

Poput svakog kvalitetnog proizvoda i digitalni proizvodi podliježu pravilima koja

mogu uvelike uvećati njegovu kvalitetu ako se pravilno primjene. Kod dizajniranja

korisničkog sučelja bitno je dizajnirati za korisnika, prilagoditi se njemu, i time će

profitirati i proizvođač sučelja i korisnici.

Navedena 14 pravila pomažu u tome zadatku.

7

Upoznaj svog korisnika ili klijenta

Upoznavanje i razumijevanje korisnika ključno je prije početka izrade korisničkog

sučelja, pošto je korisnik najvažniji dio sustava. Vrlo je teško razumijeti ljude i

njihove postupke, ali je kritično zbog praznina u znanju, vještina, stavova koje

postoje između korisnika i programera. Za stvaranje upotrebljivog sustava,

dizajner mora: [5]

- saznati kako se ljudi snalaze u interakciji s računalom

- razumijeti ljudske osobine

- prepoznati razinu znanja i iskustva korisnika

- prepoznati karakteristike potrebne korisniku za zadatke i poslove

- prepoznati korisnikove psihološke karakteristike

- prepoznati korisnikove fizičke karakteristike

- iskoristiti preporučene metode za stjecanje razumijevanja korisnika

Razumijevanje poslovnih funkcija

Poslovne funkcije idući su korak nakon temeljitog razumijevanja korisnika.

Analizom zadataka određuju se zahtjevi i aktivnosti korisnika te modelira

konceptualni model sustava. Stvaraju se dizajnerski standardi, uspostavljaju

ciljevi i određuje obuka i dokumentacija. [5]

Razumijeti načela dobrog dizajna zaslona

Dobro dizajniran zaslon: [5]

- odražava sposobnosti, potrebe i zadaće svojih korisnika

- razvijen u okviru fizičkih ograničenja nametnutih od strane hardvera na

kojem je prikazana

- učinkovito iskorištava mogućnosti kontrolnog softvera

- postiže poslovne ciljeve sustava za koji je dizajniran

8

Za postizanje navedenih ciljeva, dizajner mora prvo razumjeti principe kvalitetnog

dizajna zaslona. Opsežna kompilacija općih smjernica započinje detaljnim nizom

smjernica koja se bave zahtjevima korisnika, uključujući test za kvalitetan dizajn,

organiziranje elemenata na zaslonu, navigaciju zaslona i protoka, vizualno

ugodan sastav, tipografiju i čitljivost, pregledavanje i pretraživanje na webu.

Korak završava razmatranjima koje nameće hardver i softver sustava. [5]

Razviti sustav izbornika i navigacijsku shemu

Sustav mora pružiti način da ljudima kaže informacije koje posjeduje ili pruži uvid

u svoje mogućnosti. Što je količina informacija veća, veća je i potreba za

izbornikom, odnosno listom izbora ili alternativa koje korisnik ima u

odgovarajućim trenucima tijekom korištenja sustava. Izbornici su glavni oblik

navigacije kroz sustav i ako su pravilno dizajnirani, pomoći će korisniku u razvoju

mentalnog modela sustava. Njihova djelotvornost dolazi iz ljudske sposobnosti

prepoznavanja, a ne sposobnosti prisjećanja. Grafički sustavi su jako orijentirani

za izbornike. Koriste se za označavanje naredbi, svojstva koja se odnose na

objekte, dokumente i okvire. [5]

Odabrati odgovarajuću vrstu okvira

Okvir je područje zaslona, obično pravokutnog oblika definiran kao granica unutar

kojeg se nalazi sadržaj. Može se premještati ili stajati samostalno na ekranu.

Okvir može biti malen, sadržavajući kratke poruke ili jedno polje teksta, ili može

biti velik, zauzimajući raspoloživi prostor na zaslonu. Zaslon može sadržavati

jedan, dva ili više okvira unutar svojih granica. [5]

Odabrati odgovarajući kontrolni uređaj

Kako bi komunicirali svoje želje sa sustavom, ljudima su potrebni uređaji na bazi

kontrole (ulazni uređaji). Pokazujući uređaji najčešće su ti koji pomažu i

poboljšavaju komunikaciju.

9

Razvojem grafičkog sustava razvio se i istaknuo novi uređaj, miš, nakon

dugogodišnje vladavine tipkovnice. Neki od njegovih rođaka su i trackball i

joystick. Osim njih popularni su bili svjetlosno pero i grafički tablet, a danas prst

u kombinaciji sa zaslonom osjetljivim na dodir.

Samo odabirom odgovarajućeg kontrolnog uređaja moguće je postignuti uspjeh

sustava. Odgovarajući će rezultirati brzim, točnim performansama, dok suprotno,

javlja se niska produktivnost, mnogo grešaka, povećan umor korisnika. [5]

Odabrati odgovarajuće kontrole zaslona

Kontrole su grafički objekti koje predstavljaju svojstva ili operacije drugih

objekata. Kontrola može:“ [5]

- dopustiti unos ili odabir određenih vrijednosti

- dopustiti mijenjanje ili uređivanje određenih vrijednosti

- prikazati određeni dio teksta, vrijednosti, ili grafike

- uzrokovati naredbu da se izvede

- posjedovati kontekstualne iskočne (eng. pop-up) okvire

Definicije kontrole zadnjih su godina proširene, uključuju sve specifične aspekte

zaslona, uključujući tekst, naslove i skup okvira. Često je odabir pravih kontrola

težak, ali od kritične važnosti za uspjeh sustava. Izgled kontrole treba biti očit na

način da korisnik prepoznaje da se radi o kontroli. [5]

Tri su izuzetno važna načela u vezi kontrole: [5]

- kontrola treba:

• izgledati na način na koji radi

• raditi na način na koji izgleda

- kontrola se mora koristiti upravo za ono za što je namijenjena

- kontrolna mora biti prikazana na standardni način

10

Pisati jasne tekstove i poruke

Tekst na sučelju osnovni je oblik komunikacije s korisnikom. Jasne i smislene

riječi, poruke i tekst uvelike će dovesti do poboljšanja upotrebljivosti sustava i

smanjiti zbunjenost korisnika što dovodi do grešaka, a možda čak i do

odbacivanja sustava. [5]

Osigurati učinkovite povratne informacije, smjernice i pomoć

Svaka radnja koju korisnik radi mora pružiti povratnu informaciju, odnosno

reagirati na neki način. Bez povratne informacije čovjek ne uči. Ona je urođena,

pa tako mora postojati i u digitalnim proizvodima. Neke od njih mogu biti treptanje

za pozornost ili upotreba zvuka. Ključno je da odaziv na radnju bude na vrijeme.

[5]

Pružiti učinkovitu internacionalizaciju i pristupačnost

Kako bi proizvod bio prihvaćen u svijetu, mora se internacionalizirati. Različite

kulture, zahtjevi, konvencije, običaji i definicije prihvatljivosti određuju dizajn

proizvoda. Tekst i slike na zaslonu moraju odraziti potrebe i osjetljivost svakog

korisnika u svjetskoj zajednici koja ga koristi. Proizvod mora biti upotrebljiv

svakome tko ga želi koristiti. Koncept dizajna koristi se za postizanje tih ciljeva.

Stvaranje smislenih grafika, ikona i slika

Nakon potpunog procvata grafičkih sučelja dolaskom Appleove Lise i

Machintosa, zatim pojave Microsoftovog Windows sustava, GUI (eng. Graphical

User Interface) sustavi postaju dominantno sučelje.

Pravilno korištenje grafika zaslona može biti snažna komunikacijska tehnika i

tehnika za pridobivanje pažnje. Dodavanjem zanimanja za zaslon i brzim

prenošenjem informacija ona može zadržati pažnju korisnika. Grafika zaslona

mora uvijek služiti svrsi. [5]

11

Odabir pravilnih boja

Boja dodaje dimenziju ili realizam zaslona i skreće pozornost jer privlači oko

osobe. Pravilnim korištenjem može naglasiti organizaciju informacija, olakšati

diskriminaciju komponenata zaslona, naglasiti razlike među elementima i

prikazati zaslon zanimljivijim. Nepravilnim korištenjem, boja može zbunjivati, biti

vizualno iscrpljujuća, narušavati upotrebljivost sustava.

Organiziranje i raspored okvira i stranica

Sljedeći bitan korak u procesu dizajniranja je organizacija i raspored pojedinih

okvira u aplikaciji odnosno raspored stranica na internetskoj stranici na jasan i

smislen način. Pravilnim prikazom na zaslonu njegova će struktura potaknuti brzo

i točno raumijevanje informacija, brže izvršavanje zadataka i funkcija, te

poboljšati prihvaćanje korisnika. U GUI, komponente koje se nalaze u okvirima

obuhvaćaju glavni naslov, kontrolu zaslona, naslove, druge sadržaje zaslona, te

poruke instrukcija. Na internetskim stranicama komponente koje se trebaju

uključiti sastoje se od elemenata kao što su naslov stranice, tekstualan sadržaj,

grafike, naslovi, kontrola zaslona, linkovi i ostale potrebne komponente. [5]

Testiranje, testiranje i ponovno testiranje

Kod dizajniranja grafičkog sustava i internetskih stranica mnoštvo faktora treba

uzeti u obzir, a sam proces je kompliciran. U grafičkom sustavu među mnogim

elementima nalaze se i vrste okvira koji se koriste, način na koji su okviri

organizirani, koje kontrole su odabrane za prikupljanje i prezentaciju informacija,

te način na koji su kontrole organizirane u jednom okviru i između nekoliko okvira.

Faktori dizajna internetske stranice uključuju pravilnu integraciju teksta, grafike,

navigacijske linkove, kontrole, veličinu stranice, pisanje zbog jednostavnosti i

jasnoće, karakteristike preglednika i monitora, te zahtjeve pristupa. U oba

dizajnerska procesa brojne razmjene će se uraditi, i nažalost moguće su loše

odluke. Nakon implementacije one uzrokuju probleme koji zbog vremenskih

12

ograničenja i troškova možda nikada neće biti ispravljeni. Kako bi se smanjila

ovakva vrsta problema te osigurala upotrebljivost sučelja, testiranja i

pročišćivanja moraju biti konstantna prije njihove provedbe.

4. Kontrolna ploča (dashboard)

Postoji mnogo proizvoda koji dijele ime dashboard (kontrolna ploča). Jedna od

nekih karakteristika s kojom se većina proizvođača slaže da bi zaslužio naziv

kontrolna ploča je da proizvod mora obuhvatiti grafički mehanizam prikaza poput

semafora te razne mjerače, slično kontrolnoj ploči automobila. Ta metafora nije

dovoljna za pružanje dostatne definicije. Glavna nit je da kontrolna ploča pruža

pregled nečega što se događa, bilo u poslovanju, na internetskoj stranici, pa i u

konačnici, u pametnoj kući.

Nakon mnogo istraživanja i promišljanja, Stephen Few dao je svoju definiciju

objavljenu u Intelligent Enterprise časopisu: „Kontrolna ploča je vizualan prikaz

najbitnijih informacija potrebnih za postizanje jednog ili više cilja; konsolidirana i

raspoređena na jednom zaslonu kako bi informacije mogle biti praćene kratkim

pogledom.“ [6]

Neke od istaknutih karakteristika:

Kontrolna ploča je vizualni prikaz. Informacije na kontrolnoj ploči prikazane su

vizualno, često korištenjem kombinacije teksta i grafika, ali s naglaskom na

grafike. Kontrolna ploča je vrlo vizualno-grafička, ali ne toliko zbog ljepote, već

jer grafički prikaz, ako se koristi stručno, često može komunicirati s većom

efikasnošću i bogatijim značenjem od samog teksta.

Za dizajniranje efikasne kontrolne ploče potrebno je razumjeti nešto o vizualnoj

percepciji – što funkcionira, što je, i zašto. [6]

Prikazuje informacije potrebne za postizanje specifičnih ciljeva. Postizanje

samo jednog cilja često zahtjeva pristup skupini informacija koje inače nisu

13

povezane, često iz različitih izvora. Ne radi se o specifičnim informacija, već

onima koje su potrebne za dostizanje cilja, kakav god on bio. [6]

Uklapa se unutar jednog računalnog zaslona. Informacije se moraju uklopiti

unutar jednog zaslona, dostupnog unutar korisnikovog vidnog kruga kako bi se

kratkim pogledom mogao vidjeti u cijelosti. Ako je potrebno pomicanje ploče kako

bi se vidjele sve informacije, granice kontrolne ploče su prekoračene.

Cilj je imati najbitnije informacije na dohvat ruke za brzo apsorbiranje.

Ovisno o vrsti kontrolne ploče i njezinoj namjeni, različite informacije će biti

prikazane, informacije u realnom vremenu, povijest događanja itd. [6]

Koristi se za praćenje informacija kratkim pogledom. Unatoč činjenici da

informacije o gotovo svemu mogu biti prikladno prikazane na kontrolnoj ploči, bar

jedno obilježje opisuje gotovo sve informacije koje se mogu naći u kontrolnoj

ploči: skraćeno u oblik sažetaka i iznimaka. Tako je jer nemoguće je kratkim

pogledom prikupiti sve informacije za postizanje cilja. Ona ukazuje na stvari koje

zahtjevaju pozornost ili akciju. Ne treba pružati sve detalje potrebne za obavljanje

te akcije, i ako ih ne pruža, treba to učiniti lakšim. [6]

Navedene karakteristike su srž kontrolne ploče, a sljedeće su dodatne

karakteristike koje pomažu u efikasnom obavljanju zadaće:

Pruža male, precizne, čiste i intuitivne mehanizme prikaza. Mehanizmi

prikaza koji čisto prikazuju poruku bez zauzimanja mnogo prostora su obavezni,

tako da kolekcija informacija stane u ograničen prostor zaslona. Ovisno o vrsti

informacije, način prikaza informacije treba se mijenjati. [6]

Prilagodljiva je. Informacije kontrolne ploče moraju biti specifično iskrojene

prema zahtjevima osobe, grupe ili funkcije. U suprotnom, ne služi svojoj svrsi. [6]

14

5. Kućna automatizacija

Pametna kuća (engl. Smart Home) naziv je za široki pojam automatizacije i

integracije funkcija u kućanstvima kojim se osvaruje inteligentni funkcionalni

sustav. Naziv se pojavljuje sedamdesetih godina dvadesetoga stoljeća te se tada

odnosi na one stambene objekte koji ostvaruju energetsku učinkovitost. U

osamdesetim godinama pojavljuju se primjeri upravljanja raznim sustavima

pomoću osobnog računala. U našem vremenu pojam pametne kuće

podrazumijeva energetsku učinkovitost i računalno upravljanje obuhvaćajući

napredne procese automatizacije (kućna automatizacija). [7]

Tehnologije vezane uz električnu energiju u području zgradarstva osvarile su

velik napredak. Stan, kuća ili ured trebali bi biti prilagođeni potrebama ljudi i

različitim situacijama i raspoloženjima, te udovoljavati zahtjevima za sigurnost,

udobnost i ekonomičnost. Kućnu automatizaciju možemo opisati kao tehniku

upravljanja tehnologijom u domu koja služi poboljšanju kvalitete života.

Automatizacija u kući prestala je biti luksuz i postala je pametan alat za

upravljanje električnom instalacijom u svrhu poboljšanja kvalitete života. Pomoću

kućne automatizacije možemo kontrolirati sve funkcije u svom domu: rasvjetu,

grijanje, kućanske aparate, rolete, ozvučenje, alarme, ulaze i sve električne

uređaje koji nam olakšavaju život.

Kućnom automatizacijom povećat ćemo sigurnost i udobnost, a uz pametno

korištenje može se smanjiti i potrošnja energije.

Cijelim sustavom kućne automatizacije upravlja procesorska jedinica. Potrošači

se putem odgovarajućih modula povezuju na procesorsku jedinicu. Na taj način

omogućena je kontrola svih električnih uređaja spojenih preko odgovarajućih

modula u kućanstvu (rasvjeta, električni aparati, hi-fi oprema, elektrobrave itd.).

Moduli, prekidači i osjetnici povezuju se s procesorkom jedinicom na više načina

(žičano, bežično). Sa bilo kojeg mjesta moguće je kontrolirati sve željene funkcije

u kući, čak i putem mobilne mreže ili fiksne telefonske linije. [8]

15

Sigurnost

Kućna automatizacija uz pomoć dobro postavljenih osjetnika može na vrijeme

upozoriti na istjecanje vode, požar ili prisutnost plina te na vrijeme alarmirati i

zatvoriti vodu ili plin preko elektromagnetskih ventila odnosno isključiti glavnu

sklopku za struju. U slučaju odlaska iz kuće i nesigurnosti jesu li isključena sva

trošila moguće je jednostavno to napraviti jednim pritiskom na mobilnom uređaju.

Sustav kućne automatizacije može analizirati životne navike ukućana

(uključivanje, isključivanje uređaja, paljenje i gašenje svjetla, podizanje i

spuštanje roleta) te ih oponašati kada je kuća prazna. To može odvratiti

potencijalne provalnike te tako spriječiti neželjeni i neovlašteni ulaz osoba. U

slučaju provale sustav može otkriti nedozvoljena kretanja u kući i pokrenuti

unaprijed pokrenuti scenarij u slučaju provale koji može biti npr. uključivanje

alarma, uključivanje sve rasvjete, podizanje roleta i slanje obavijesti na zadani

mobilni uređaj. [8]

Udobnost

Mnogo je primjera kako ideje mogu biti oblikovane u ponašanje sustava kućne

automatizacije. Moguće je prilagoditi rasvjetu, temperaturu, ozvučenje i različite

popratne efekte u kući i oko nje ovisno o raspoloženju. Na taj način stvorena je

ugodna okolina za ukućane. Pritiskom na tipku daljinskog upravljača ili zaslona

osjetljivog na dodir stvorit će se željeni ugođaj za svaku prigodu. Stvaranje

scenarija za razne prilike stvar je samo mašte i ideje.

Udobnost je posebno važna za osobe s invaliditetom. Uz pomoć kućne

automatizacije te osobe imaju potpun i jednostavan nadzor nad kućom. [8]

Ušteda energije

Kako pokazuje trend, rast cijene energenata neće se prekinuti, a potrebe za

energijom će biti sve veće. Svaki oblik uštede dobro je došao. Uz pomoć kućne

automatizacije moguće je znatno utjecati na potrošnju energije. Automatsko

16

podešavanje razine osvjetljenja, optimalno podešavanje grijanja, uključivanje

uređaja u jeftinoj tarifi struje, upravljanje uređajima s udaljene lokacije i

mogućnost promjene ranije postavljenih parametara najčešći su načini

smanjenja potrošnje energije. U svakoj prostoriji rasvijeta i grijanje mogu se

prilagođavati prema potrebama te pružiti odgovarajuću temperaturu i rasvjetu u

pravo vrijeme. [8]

5.1. Komunikacijski protokoli

Kako bi različiti uređaji mogli komunicirati i činiti cjelinu te kako bi se postigao

inteligentni sustav upravljanja razvijeni su komunikacijski protokoli. Protokol

možemo definirati kao skup pravila i formata koji određuju komunikacijske

odnose između dva uređaja radi točne razmjene poruka, u ovom slučaju signala.

Postoje žičani i bežični protokoli.

Jedan od najstarijih žičanih protokola koji se bazira isključivo na

elektroenergetskoj mreži je X10 standard.

Kroz povijest najviše su se raširala dva glavna standarda, europski EIB (engl.

European Installation Bus) i američki LonWorks. Uz EIB u Europi se dvadesetih

godina 20. stoljeća koriste i European Home Systems i BatiBUS standardi.

Njihovim udruživanjem nastaje Konnex, jedinstveni europski standard.

Većina standarda bazira se na ISO/OSI modelu s integriranim korisničko

usmjerenim slojevima.

Od bežičnih standarda danas su najrašireniji Insteon, Z-Wave, ZigBee, Wi-Fi,

Bluetooth od koji Insteon radi i kao žičani protokol čime je moguća kombinacija

žičanih i bežičnih uređaja.

Z-Wave i ZigBee su po mnogočemu slični standardi. Osim što su oba

namijenjena isključivo kućnoj automatizaciji, niskoenergetska su, što je vrlo bitno

kod malih uređaja na baterije za pametnu kuću.

Wi-Fi je vrlo praktičan iz razloga što mnoga kućanstva već posjeduju Wi-Fi

usmjernik (eng. router), dok prednost Bluetootha dolazi iz njegove masovne

uporabe i relativno niske potrebe za energijom. [9]

17

5.1.1. Protokoli bazirani na žičanoj komunikaciji

Objašnjeni protokoli neki su od napoznatijih i najkorištenijih protokola baziranih

na žičanoj komunikaciji.

X-10

Protokol X-10 izumljen je 1975. godine od strane tvrtke Pico Electronics u

Škotskoj. Ime dolazi od činjenice da je ovo bio deseti projekt tvrtke. Prve X-10

komponente počinju se pojavljivati 1978. godine u trgovinama Radio Shack.

Princip rada bazira se na uporabi odašiljača i prijamnika. Informacija koja se šalje

je 8 – bitna, frekvencije 120kHz, i ukomponirana je u val nosilac, sinus 50 Hz

gradske mreže (Slika 1). Prema ovome, broj maksimalno adresiranih uređaja je

256, koji mogu raditi neovisno jedan o drugome, a postoji mogućnost rada s više

uređaja ako se dodjele iste adrese pa ti uređaji radnje izvode paralelno.

Neke od prednosti su jeftina implementacija zbog korištenja postojećih instalacija

te tridesetgodišnja dominacija na tržištu. Do problema dolazi zbog kućanskih

aparata s elektromotorom koji unose šum u napon gradske mreže pa može doći

do pograšnih detekcija prijamnika. Idući problem predstavljaju računala čija

napajanja ima ugrađene predfiltre koji su u mogućnosti filtrirati X-10 signal.

Navedeni problemi se rješavaju filtrima za šum te couplerima za fazne pomake.

[9]

Slika 1. X-10 protokol

https://slideplayer.com/slide/9904404/32/images/3/Protocols+in+the+PLC+Technologies.jpg

18

LonWorks

Stvorena od strane Echelon Corporation, LonWorks platforma (Slika 2)

zamišljena je za potrebe aplikacija za upravljanje. Uređaji se umrežuju preko

medija kao što su upletene parice, električni vodovi, optički kablovi. Koristi se za

automatizaciju raznih funkcija u zgradama kao što su rasvjeta i HVAC.

Jedna LonWorksov-a platforma sadrži:

1. Neuron mikroprocesor

2. LONtalk komunikacijski protokol

3. LONworks Network Services (LNS)

Osnova LonWorks platforme je neuron mikroprocesor, a arhitektura protokola

zasniva se na peer to peer komunnikaciji (dva uređaja komuniciraju direktno i s

jednakim ovlastima). Kod ove platforme srever ne može postati usko grlo sustava

u slučaju prenatrpanosti jer on ne postoji.

Brzina komunikacije ovisi o mediju, a dostiže 1,25 Mbps na uparenim paricama.

Na istim ili različitim tipovima medija mogu se koristiti različiti kanali, a

međusobno su povezani LonWorks usmjerivačem. Neuron čipovi hardverski

implementiraju slojeve (engl. Open Systems InterConnection Basic Reference

Model) referentnog modela, što olakšava razvoj novih aplikacija za upravljačke

mreže koje koriste LONWorks tehnologiju. Maksimalan broj povezanih uređaja je

33485. [9]

19

Slika 2. LonWorks protokol

http://www.rfwireless-world.com/images/Lonworks-Gateway.jpg

CEBus

CEBus (engl. Consumer Electronics Bus) skup je električnih standarda i

komunikacijskih protokola za elektroničke uređaje za prijenos naredbi i podataka.

Pogodan je za uređaje u kućanstvima i uredima, ali i za korisnička sučelja i

industrijske aplikacije. Stvoren je u suradnji članova društva EIA (engl. Electronic

Industries Alliance) kao protokol s više mogućnosti i boljim karakteristikama od

tada jedinog postojećeg X-10 protokola. Komunikacija između uređaja ostvarena

je na p2p modelu. Mediji korišteni pri prijenosu informacija su gradska mreža,

upredena parica, koaksijalni kablovi, IR, RF, optička vlakna i audio/video

sabirnice (Slika 3).

Najčešće korišteni medij je gradska mreža. Mala je vjerojatnost filtriranja signala

jer se frkevencija konstantno mijenja (od 100kHz do 400kHz kroz 100ms). Brzina

20

prijenosa podataka je oko 10000bps. Nedostaci su visoka cijena i relativno malen

broj kompatibilnih proizvoda. [9]

Slika 3. CEBus protokol

https://www.hometoys.com/htinews/aug97/articles/kwacks//img02.gif

Konnex

Konnex (KNX) (Slika 4) standardizirani je protokol za upravljanje zgradom ili za

kućnu automatizaciju. Neovisnost od bilo koje posebne hardverske platforme

njegova je najveća prednost. Fokus je stavljen na sigurnost i uštedu energije.

KNX se temelji na tri tehnologije: EIB (European Installation Bus), EHS (

European Home System Protocol) i BatiBus. Time su osigurani različiti načini

komunikacije uključujući upletene parice, radio frekvenciju, infracrvenu mrežu,

mrežu za napajanje i IP/Ethernet. Pošto uređaji komuniciraju istim jezikom i preko

sabirnice nisu potrebni centralizirani kontrolni centri.

Najčešći oblik instalacije je povezivanje uređaja putem dvostruke sabirnice. KNX

sustav sastoji se od senzora koji prikupljaju informacije i šalju ih preko sabirnica.

21

Aktuatori primaju informacije sa senzora te ih pretvaraju u akcije, odnosno

uključuju osvjetljenje, grijanje, hlađenje itd. [9]

Slika 4. Konnex protokol

https://alchetron.com/cdn/knx-standard-f74f26b9-cf0a-4a61-94aa-5f9527c69cc-resize-750.png

5.1.2. Protokoli bazirani na bežičnoj komunikaciji

Postoji mnogo protokola ove namjene, ali sljedeći su najpoznatiji i

najrasprostranjeniji.

Insteon

Predstavljeni 2005. godine, Insteon uređaji (Slika 5) komuniciraju bežično, ali i

putem električnih instalacija, što omogućuje više puteva za poruke. Insteon je

kompatibilan i sa X-10 protokolom čime postojećoj mreži dodaje bežične

mogućnosti. To je jednostavan način za prijelaz sa žičanog na bežično. Svojom

22

jednostavnošću sustav je privlačan i ljudima koji tek počinju istraživati kućnu

automatizaciju ili nisu tehnički dobro potkovani.

Postoji gotovo 200 različitih uređaja za kućnu automatizaciju koje Insteon

podržava. Ti uređaji spajaju se u mrežu čim su uključeni čime znatno olakšavaju

instalaciju. Gotovo nema ograničenja veličini Insteon mreže; nije neobično imati

preko 400 povezanih uređaja u jednom sustavu. Dvopojasna isprepletena mreža

koju Insteon koristi pretvara uređaje koje napaja električna mreža u mrežne

ponavljače čime se znatno povećava domet mreže. [10]

Slika 5. Insteon uređaji

https://static1.squarespace.com/static/53fce470e4b0374adfdd30bc/t/549451b4e4b02c7503347dcd/14190

06391692/product-family.png

Z-Wave

Jedan od najpopularnijih protokola kućne automatizacije, Z-Wave, koristi

908,42MHz frekvencijski pojas. Pošto je frekvencija znatno niža od većine drugih

bežičnih proizvoda u kućanstvima (2,4GHz), ovaj protokol nema problema s

interferencijom i zagušenjima. Velika prednost Z-Wavea je interoperabilnost,

odnosno proizvodi različitih proizvođača nesmetano međusobno komuniciraju.

To vrijedi i za prijašnje i buduće proizvode, svi su međusobno kompatibilni.

Na tržištu je preko 1200 različitih Z-Wave uređaja, što znači da korisnici imaju

veliki izbor uređaja za kućnu automatizaciju. Glavna značajka je niska potrošnja

23

energije te jednostavno korištenje. Kao i kod Insteon mreže, Z-Wave uređaji su

ujedno i ponavljači kako bi se proširio domet (Slika 6). [10]

Slika 6. Z-Wave primjer pametne kuće

https://www.the-ambient.com/media/images/2018/05/26349-postshomepage-preview-lg-1526369610-jXX3-column-width-inline.jpg

ZigBee

Postoje mnoge sličnosti između Z-Wave i ZigBee protokola. ZigBee (Slika 7) je

također isključivo bežični protokol za kućnu automatizaciju. Iako je prilično

zastupljen kod entuzijasta, njegov ograničavajući faktor je manjak

interoperabilnosti između različitih ZigBee uređaja. Često uređaji različitih

proizvođača ne mogu komunicirati, pa tako ZigBee vjerojatno nije najbolji odabir

za početnike u kućnoj automatizaciji, osim ako se koriste uređaji jednog

proizvođača. Osim problema s različitim proizvođačima, problem predstavljaju i

različite inačice ZigBee protokola što rezultira nemogućnošću komunikacije.

Poput Z-Wavea, ZigBee je jeftin, niskoenergetski što podrazumijeva dug vijek

uređaja na baterije. Bazira se na 802.15.4 bežičnom komunikacijskom standardu

24

i koristi strukturu isprepletene mreže što pruža odličan domet i brzu komunikaciju

između uređaja. Najnovija inačica, ZigBee 3.0 obećava bolju interoperabilnost

između uređaja i inačica. [10]

Slika 7. ZigBee

https://mysmahome.com/wp-content/uploads/2016/13/67697.08375.jpg

Wi-Fi

Wi-Fi je gotovo svugdje, pruža veliku propusnost pa proizvođači entuziastično

proizvode pametne uređaje bazirane na njemu. Većina kućanstava posjeduje

usmjernik s Wi-Fi protokolom i time već posjeduju i hub za Wi-Fi pametne

uređaje.

Najveća prednost Wi-Fi protokola je i njegova najveća mana, zbog mnogo

uređaja dolazi do interferencija i problema u propusnosti. Ako u kući postoji

mnogo uređaja spojenih na Wi-Fi (televizori, igraće konzole, laptopi, tableti itd.)

pametni uređaji moraju se natjecati za propusnost i može doći do sporijeg

odaziva. Wi-Fi također ima velike zahtjeve za energijom pa pametni uređaji na

baterije će puno ranije isprazniti baterije nego da koriste neki drugi protokol. [10]

25

Bluetooth

Bluetooth se nalazi u stotinama uređaja, od rasvjetnih žarulja do brava.

Propusnost je veća nego kod Z-Wave i ZigBee protokola (no ipak manja nego

kod Wi-Fi protokola) i koristi mnogo manje energije od Wi-Fi-a.

Zbog malog dometa nije toliko prikladan za uređaje koji zahtjevaju konstantnu

povezanost (poput senzora prolaska, sigurnosnih sustava itd.). Nove inačice

trebale bi podržavati isprepletene mreže rezultirajući mnogo većim dometom te

pružiti veću konkuretnost ZigBee i Z-Wave uređajima. Velika prednost je i što nije

potreban centralni hub.

Prognoza ABI stručnjaka je da će uređaji bazirani na bluetooth tehnologiji imati

veći rast od drugih bežičnih tehnologija u idućih 5 godina. [10]

6. Sustavi za kućnu automatizaciju

Danas na tržištu imamo više sustava za kućnu automatizaciju. Svaki ima svoje

prednosti i mane, sličnosti i raznolikosti. Ovdje će biti opisani neki od

najpopularnijih (Amazon Alexa, Google Home, HomeKit, Smartthings, Wink).

Amazon Alexa

Alexa (ime potječe od drevne knjižnice Aleksandrije) je Amazonov glasovno

upravljani sustav. Omogućuje izvršenje jednostavnih radnji i pružanja informacija

poput upravljanja uređajima za kućnu automatizaciju, puštanje glazbe,

informiranja o vremenu i slično. Amazonova serija uređaj Echo (Slika 8) služi

kao „dom“ Alexi, a na tržištu su dostupni i drugi uređaji koji podržavaju ovaj

glasovni asistent.

Amazon je izgradio sustav obrade prirodnog jezika koji je jedan od najboljih na

tržištu. Jedan od razloga uspjeha je sedam mikrofona s tehnologijom filtriranja

pozadinske buke. Alexa uvijek sluša, ali tek kada čuje riječ „Alexa“ počinje snimati

i šalje snimku na Amazonove servera na obradu te vraća povratnu informaciju.

26

Osim mnogih zabavnih, multimedijskih i informativnih mogućnosti, Alexa na Echo

uređaju pruža i mogućnost upravljanja pametnom kućom. Lista podržanih

uređaja je velika i konstantno raste (od rasvjete preko termostata do kamera i

usisavača), a povezivanje uređaja vrši se povezivanjem korisničkih računa

uređaja za pametnu kuću s Alexom. Time se zaključuje da svako upravljanje

nekim od pametnih uređaja koristi servere Amazona i drugih proizvođača ovisno

o uređaju koji korisnik želi upravljati.

Echo Plus uređaj uz standardne mogućnosti Alexe pruža i povezivanje s

uređajima koji koriste ZigBee protokol, čime se baza podržanih uređaja povećava

za stotinjak. Za podršku jos više uređaja brinu se usluge IFTTT (If This Then

That), Yonomi i Muzzley koje pomoću računalstva u oblaku povezuju i druge

nepodržane uređaje s Alexom.

Kako bi upravljanje pametnom kućom bilo jednostavnije brinu se grupe i rutine.

Grupe omogućuju grupiranje više pametnih uređaja te upravljanje svima njima

samo jednom naredbom.

Rutine su proizvoljno nazvane aktivnosti koje uparuju naprimjer paljenje svjetla s

puštanjem novosti toga dana. Također je moguće napraviti raspored prema

kojemu će rutine biti automatski pokrenute. [11]

Slika 8. Amazon Echo uređaji i Amazon Fire TV

https://imagesvc.timeincapp.com/v3/mm/image?url=https%3A%2F%2Ftimedotcom.files.wordpress.com%2F2016%2F03%2Fpr_alexafamily_v01.jpg&w=800&q=85

27

Google Home

Poput Amazon Echo uređaja Google ima seriju Google Home (Slika 9) uređaja.

Iako funkcioniraju na sličan način, u oblaku, ovdje je glasovni asistent, Google

Assistant. Također je baziran na obradi jezika, sluša konstantno, a snimku šalje

na Google-ove servere nakon što čuje „Ok Google“ ili „Hey Google“.

Podržava podosta fukcionalnosti i vjerojatno je bolji u pružanju informacija od

Amazon Alexe jer Google posjeduje enormnu bazu podataka i informacija.

Google Home nema toliko široku podršku za uređaje za kućnu automatizaciju

poput Amazon Echo, ali podržava rasvjetu, pametne utičnice, termostate i slično

s rastućim brojem podržanih uređaja svaki dan. Također, za proširivanje baze

podržanih uređaja brine se usluga IFTTT. [12, 13]

Slika 9. Google Home zvučnici

https://cdn.arstechnica.net/wp-content/uploads/2017/12/18-800x467.jpg

28

HomeKit

HomeKit je naziv za Apple-ovu platformu za kućnu automatizaciju. Pomoću ove

platforme, iPhone-i, iPad-i i Mac računala dobivaju mogućnost upravljanja,

konfiguriranja i kontrole uređajima za pametnu kuću uključujući svjetla, zvučnike,

sigurnosne sustave i slično. Upravljanje se vrši lokalno i na daljinu navedenim

uređajima te Apple-ovim glasovnim asistentom Siri.

HomeKit je baziran na Home aplikaciji (Slika 10) koja prikazuje i omogućuje

upravljanje svim spojenim uređajima te djeljenoj bazi podataka pohranjenoj u iOs

sustavu.

iOs uređaj služi kao hub, odnosno centralna jedinica za upravljanje, a korištenjem

Apple Tv uređaja kao hub-a, svi pametni uređaji su dostupni za upravljanje i na

daljinu.

Unutar aplikacije Home definiran je dom te dodjeljeni su uređaji unutar tog doma.

Moguće je imati više definiranih domova, ali jedan je postavljen kao zadani.

Unutar doma postoji mogućnost definiranja soba (Rooms) te zona (Zones) koje

su sastavljene od soba.

Akcije (Actions) mijenjaju stanja uređaja unutar doma (pale, gase itd.), a moguće

je grupirati više akcija koje se odrađuju zajedno kada se pokrene definirana

naredba poput „Good night“.

Okidači (Triggers) automatizirano pokreću akcije u određeno vrijeme ili na

određeni datum uz proizvoljno kašnjenje. Moguće ih je pokretati putem Siri i imaju

mogućnost izvršenja u pozadini iOs sustava za razliku od ostatka HomeKit-a.

Baza uređaja je prilično velika (oko 200), a raste konstantno.

Sigurnosti je pružen velik značaj. Uz potpunu enkripciju, svaki uređaj koji

funkcionira unutar HomeKit platforme mora biti pregledan i odobren od strane

Apple-a, a svako dodavanje uređaja vrši se skeniranjem ili upisivanjem posebnog

koda. Apple tvrdi da informacije o domu ne pohranjuje na svoje servere već da

one stoje samo na lokalnim uređajima. [14, 15]

29

Slika 10. Homekit sustav

https://developer.apple.com/design/human-interface-guidelines/homekit/images/HomeKit_Hero.png

Smartthings

Samsung Smartthings platforma (Slika 11) omogućuje putem hub-a povezivanje

različitih uređaja različitih proizvođača te upravljanje njima i nadzor putem

mobilnih uređaja.

Hub se povezuje s usmjerivačem putem ethernet kabela, a s pametnim uređajima

komunicira putem Wi-Fi, ZigBee i Z-Wave protokola te putem IFTTT usluge čime

je omogućena komunikacija s mnogo uređaja.

Sustav se bazira na rutinama (Routines) odnosno kombinaciji uređaja i radnji koje

se odvijaju u zadano vrijeme, po želji ručnim uključenjem rutine ili određenim

okidačem. Naprimjer, pri izlasku sunca rutina pali svjetlo, grijanje na unaprijed

postavljenu temperaturu te uključuje aparat za kavu putem pametne utičnice.

Takvih rutina može se konfigurirati više za svaki dio dana ili radnje koje je moguće

automatizirati.

30

Smartthings platforma povezuje se i s Google Home i Amazon Alexa čime se

povećava baza podržanih uređaja obje platforme te omogućuje glasovno

upravljanje uređajima Smartthings platforme.

Jedinstvena mogućnost ovog hub-a su baterije koje omogućuju njegovo

funkcioniranje i kada dođe do nestanka električne energije.

Velika prednost ove platforme je u količini podržanih uređaja, a razlog tome je

podržanost više komunikacijskih protokola, ali i to što je ovo jedna od prvih

platformi ove vrste. [16]

Slika 11. Smartthings sustav

http://2qx1wf11xz5i1anpfn3d7dib.wpengine.netdna-cdn.com/wp-content/uploads/2015/09/samsung-

smartthings-home-how-it-works-1050x580.jpg

Wink

Wink je platforma bazirana na Wink Hub 2 (Slika 12) uređaju koji za razliku od

Smartthings hub-a podržava više komunikacijskih protokola, Wi-Fi, Bluetooth, Z-

Wave, ZigBee, Lutron Clear Connect, Kidde i Thread protokole. Time je podržano

mnogo uređaja i zagarantirana podrška za monoge nadolazeće.

31

Amazon Alexa osigurava glasovno upravljanje svim spojenim uređajima.

Jedinstvena mogućnost je povezivanje s usmjernikom putem Wi-Fi-a čime je

olakšano postavljanje hub-a.

Platforma funkcionira korištenjem Kratica (Shortcuts), Robota (Robots) i

Aktivnosti (Activities).

Kratice omogućuju jednostavno upravljanje jednim klikom nekom radnjom

određenog uređaja (npr. postavljanje temperature termostata na unaprijed

određenu temperaturu), roboti pružaju način uparivanja više uređaja zajedno,

odnosno odabiru se uređaji, događaj i akcija. Tu se pojavljuje automatizacija, tj.

moguće je konfigurirati da kada senzor osjeti pokret, kamera počne snimati i

slično, ideja postoji mnogo.

Aktivnosti prikazuju povijest aktivnosti poput vremena kada je otkriveno kretanje,

kada je paljeno i gašeno pojedino svjetlo i slično. [17]

Slika 12. Wink uređaji

https://www.wink.com/img/product/wink-lookout-smart-security-essentials/images/hero.jpg

32

7. Home Assistant

Home Assistant je besplatna platforma za kućnu automatizaciju koja se koristi u

praktičnom dijelu ovoga rada. Iako joj je to glavna namjena, u mogućnosti je

pružiti i više od toga putem dodataka.

Ovdje je riječ o softverskoj platformi koju je moguće instalirati na širok spektar

uređaja, od malih računala poput Raspberry Pi do stolnih računala pokretanih

Windows, Mac ili Linux operativnim sustavima. Ovime se troškovi svode na

gotovo ništa jer je instalacija vjerojatno moguća na računalo kod kuće. Bazira se

na web sučelju dostupnom na jedinstvenoj IP adresi putem kojeg se vrši

upravljanje i nadzor svih uređaja.

Pošto se u ovom radu koristi Raspberry Pi, Hass.io će se koristi kao Home

Assistant instalacija. Hass.io je operativni sustav baziran na Linux distribuciji

resinOS gdje se sama verzija Home Assistant-a pokreće unutar Docker

platforme. [18]

Docker platforma predstavlja virtualne spremnike (containers) unutar kojih se

pokreću aplikacije imajući na umu sigurnost, brzinu i uštedu resursa. [19]

Home Assistant ima nekoliko velikih prednosti naspram ranije spomenutih

sustava za kućnu automatizaciju. Možda najveća je da je u potpunosti sustav

baziran na lokalnoj mreži, ne koristi servere drugih tvrtki gdje može doći do

određenih sumnji o privatnosti. Podržava nebrojivo više različitih uređaja i

platformi koje međusobno integrira (preko 1100; podržava i sve ranije navedene

platforme), a održava ga zajednica iz cijeloga svijeta i bilo tko može doprinijeti na

način da razvije podršku za određeni uređaj. Nadogradnje izlaze na dvotjednoj

bazi čime se osigurava konstantna podrška, sigurnost i nove mogućnosti.

Osim što povezuje druge platforme za kućnu automatizaciju, putem hardverskih

dodataka podržava i ZigBee i Z-Wave protokole uz ugrađene Wi-Fi i Bluetooth

protokole.

Osim mnogo prednosti i funkcionalnosti, postoje i mane, a vjerojatno najveća je

sama konfiguracija Home Assistant platforme što bi mogao biti presudni faktor za

33

odabir neke druge platforme za mnoge nove korisnike koji traže platformu za

kućnu automatizaciju. Većim djelom ona se vrši tekstualnim putem odnosno

uređivanjem configuration.yaml datoteke.

Dijelove konfiguracije moguće je uraditi u grafičkom sučelju i konstantno mnogi

programeri rade na uvođenju novih konfiguracijskih mogućnosti u grafičko

sučelje, ali za sada izbjeći tekstualnu konfiguraciju nije moguće.

Nakon povezivanja novih uređaja putem nekih od podržanih protokola moguće

je definirati automatizacije (automation).

Tekstualnim putem povezuju se bilo koji uređaji unutar Home Assistant platforme

u automatizacije, odnosno moguće je kombinirati uređaje različitih platformi

(Smartthings, Wink), omogućiti im komunikaciju te izvršiti automatizaciju poput

paljenja svjetla kada senzor pokreta uoči kretnju. Primjer je vrlo jednostavan, ali

Home Assistant podržava daleko kompleksnije primjere od bilo koje druge

navedene platforme.

Bitno je napomenuti da se automatizacije baziraju na entitetima koji su

jedinstvena imena svakog uređaja, a automatizacije se sastoje od okidača

(trigger), uvjeta (condition) i akcije (action)

Također, radi lakših automatizacija postoje grupe, a svrha je upravljanje grupom

uređajima istim okidačem (senzor pokreta, izlazak sunca itd.).

Okidač je prvi dio automatizacije. Opisuje događaje koji pokreću automatizaciju

(npr. senzor pokreta uoči kretnju). Ovaj senzor je binarni senzor, odnosno u

trenutku registriranja kretnje mijenja stanje iz laži (false) u istinu (true) i okida

automatizaciju.

Uvjet je drugi dio automatizacije, a omogućuje postavljanje uvjeta koji moraju biti

zadovoljeni kako bi se izvršila automatizacija. Uvjet uspoređuje vrijednost

postavljenog uvjeta s trenutnom vrijednošću sustava. To uključuje trenutno

vrijeme, uređaje, ljude i druge stvari poput sunca. Npr. uvjet bi bio da kada senzor

uoči kretnju provjerava zašlo li je sunce i ako je, pokreće automatizaciju.

34

Akcija je treći dio automatizacije, odnosno predstavlja radnju koja će se odviti

kada je aktiviran okidač i kada su zadovoljeni eventualni uvjeti. Npr. akcija može

upaliti svjetlo, postaviti temperaturu na termostatu ili aktivirati scenu. [20]

Uz mnogo mogućnosti Home Assistanta važno je spomenuti i dodatke (eng. Add-

ons).

Dodatci omogućuju dodatne mogućnosti Home Assistanta. Dobri primjeri su

dodatak za automatsko obnavljanje IP adrese za korištenje usluga za enkripciju

poput Let's Encrypt koja je neizbježna za povezivanje s Google Assistant-om,

zatim Mosquitto MQTT broker, SSH server, DHCP server i mnogi drugi. [21]

7.1. MQTT

U praktičnom dijelu koristi se MQTT za upravljanje uređajem putem Mosquitto

MQTT broker dodatka.

MQTT (eng. Message Queuing Telemetry Transport) je protokol za poruke koji

se bazira na objavljivanju (eng. publish) i pretplati (eng. subscribe) podržan od

strane IBM Message Broker proizvoda. Zahtjeva vrlo malo resursa i propusnosti

pa je pogodan za IoT (eng. Internet of Things) uređaje i kućnu automatizaciju.

Zbog svojih malih zahtjeva za propusnost MQTT je i idealan protokol za

komunikaciju između strojeva (eng. machine-to-machine communication).

Razvijen je 1999. godine kako bi bio pogodan komunikacijski protokol uzimajući

u obzir male propusnosti i ograničenja procesorskih jedinica. Brz razvoj IoT

uređaja omogućio je brzo povećanje popularnosti ovog protokola.

MQTT protokol bazira se na objavljivanju i pretplati odnosno klijenti mogu biti

izdavač (eng. publisher), pretplatnik (eng. subscriber) ili oboje. Moguće je spojiti

i broker koji prosljeđuje poruke.

Teme su glavna značajka MQTT protokola. Ideja je vrlo jednostava i nije

jedinstvena za MQTT. Tema vrši više poslova, ali glavno je da osigurava

dostavljanje poruke točnom slušatelju. Teme su tretirane kao putanje datoteka i

35

kada se smatraju kao jednostavni komunikacijski filteri postaju vrlo moćne. MQTT

filtrira poruke ovisno gdje je slušač (uređaj) pretplaćen u stablu putanja. [22, 23,

24]

7.2. YAML

YAML (eng. YAML Ain’t Markup Language) je osnova Home Assistant platforme,

gotova cijela konfiguracija bazira se na ovom jeziku. YAML je serijalizacijski

standard za sve programske jezike. Baziran je na JSON i pruža sve njegove

mogućnosti te je nadograđen novima. Izgrađen je uglavnom na konceptima

modernih jezika poput C, Java, Perl, Python i Ruby kako bi bio što pristupačniji

ljudima. Osim osnovih tipova podataka koje podržava JSON, YAML podržava i

relacijska stabla čime se može povećati čitljivost, kompaktnost i jasnoća sa

smanjenom mogućnošću pogrešaka.

Struktura uključuje čvorove (nodes) i oznake (tags). Čvor predstavlja jedinstvenu

nativnu strukturu podataka što može biti skalar, sekvencija ili mapiranje. Svaki

čvor može biti označen oznakom koja ograničava raspon vrijednosti unutar čvora.

Oznaka funkcionira poput identifikatora za podatkovne strukture, a može biti

lokalna i globalna. Lokalna se odnosi na jednu aplikaciju i započinje uskličnikom,

dok se globalna odnosi na sve aplikacije i definirana je kao URI.

Oznake se uglavnom koriste za dodavanje meta podataka čvorovima npr. koju

vrstu korisničko definiranog objekta predstavlja čvor. [25,26]

Osnovne vrste podataka su: [26]

- Brojevi (heksadecimalni/oktalni, cijeli brojevi, decimalni brojevi)

- Nizovi (s podrškom za Unicode)

- Boolean (istina/laž)

36

7.3. Floorplan za Home Assistant

Floorplan je projekt koji se integrira s Home Assistant platformom i omogućuje

proširivanje korisničkog sučelja vlastitim vizualima.

Njime je moguće:

- Integrirati se s Home Assistantom kao kartica stanja ili zasebni panel

- Prikazati neograničen broj entiteta (poput binarnih senzora, svjetla,

kamera i slično)

- Stilizirati svaki entitet koristeći CSS

- Postupno prijeći iz jednog stanja u drugo koristeći gradijetne boja

- Prikazati binarni senzor koji je zadnji bio aktiviran koristeći CSS

- Prikazati lebdjeći tekst s informacijama za svaki entitet

- Pozvati uslugu ili prikazati iskočni prozor kada se pritisne određeni entitet

Unatoč imenu, Floorplan je moguće koristiti za bilo koju vizualnu reprezentaciju

bilo kojih podataka.

Koncept je jednostavan, stvori se SVG datoteka i dodaju oblici/slike koji će

predstavljati entitete. Bitno je da se poklapa identifikator (id) entiteta unutar Home

Assistanta s onim elementa unutar SVG datoteke koji će predstavljati taj entitet.

Time entiteti dobivaju vizualni prikaz u stvarnom vremenu te postaju klikabilni.

Iako se Floorplan koristi najčešće za prikaz tlocrta stana/kuće, mogućnosti su

neograničene. U ovom radu koristi se za izradu kontrolne ploče.

37

8. Praktični dio

Kao praktični dio ovog rada izrađena je kontrolna ploča za Home Assistant

platformu pomoću Floorplan projekta. Za potrebe demonstriranja koristit će se

jeftini Sonoff pametni prekidač baziran na ESP8266 čipu s izmjenjenim Tasmota

softverom kojim će upravljati kontrolna ploča te očitavati vrijednosti temperature

i vlage putem Sonoff AM2301 senzora temperature i vlage.

Glavni uređaj koji će pokretati platformu je Raspberry Pi 3 (Slika 13), malo

računalo s dvojezgrenim procesorom, 1GB radne memorije, ethernet priključkom

i ugrađenim Wi-Fi i Bluetooth modulom.

Slika 13. Raspberry Pi 3 malo računalo

https://cdn-reichelt.de/bilder/web/xxl_ws/A300/RASP_03_01.png

8.1. Definiranje problema

Na tržištu postoji mnogo platformi za kućnu automatizaciju, ali često cijena nije

mala, a i uređaji namijenjeni njima nisu jeftini. Cijena je najčešće glavni faktor kod

odlučivanja što je osobi potrebno, a što nije, pa tako kućna automatizacija može

38

izostati iz nečijeg doma iako može doprinijeti kvaliteti života. Odabirom jeftinih

komponenti poput Raspberry Pi uređaja ili korištenjem postojećeg računala kod

kuće te jeftinih pametnih uređaja poput Sonoff prekidača, osobi sa željom i

upornošću otvaraju se nove mogućnosti kućne automatizacije gdje cijena nije

ograničavajući faktor.

8.2. Konfiguriranje

Prije samog dizajniranja i konfiguriranja kontrolne ploče bilo je potrebno odraditi

nekoliko drugih radnji.

Prva je instalacija i prvotna konfiguracija Home Assistant platforme koja se vrši

na memorijsku karticu. Prvo je potrebno preuzeti Hass.io operativni sustav i tada

izvršiti instalaciju putem računala.

Kada je instalacija gotova, memorijska kartica se postavlja u Raspberry Pi uređaj

te nakon otprilike 20 minuta, Home Assistant platforma je dostupna na:

http://hassio.local:8123.

Tada je potrebno omogućiti Samba dodatak ili SSH dodatak kako bi bila moguća

konfiguracija. Samba dodatak omogućuje pregled podataka Home Assistant

instalacije dostupnih korisniku putem drugog računala na istoj lokalnoj mreži.

Slijedi instalacija dodataka za MQTT, odnosno Mosquitto MQTT broker dodatka

pomoću kojeg će se vršiti upravljanje Sonoff pametnim prekidačem (prekidač

povezan na Wi-Fi mrežu). U configuration.yaml datoteci vrši se konfiguracija

MQTT brokera upisujući IP adresu Raspberry Pi uređaja, dodjeljujući naziv

brokeru te postavljanju korisničkog imena i lozinke.

mqtt: broker: 192.168.100.15 port: 1883 client_id: home-assistant-1 username: ****** password: ********

Isječak koda 1. - Konfiguracija MQTT brokera

39

Kako bi Sonoff prekidač bio u mogućnosti komunicirati s Home Assistant

platformom potrebno je izmjeniti mu softver postavljanjem Tasmota softvera.

To se radi spajanjem žica na četiri kontakta na tiskanoj pločici uređaja te

spajanjem na računalo putem USB UART TTL 3.3V konvertera. Zatim se putem

Arduino IDE postavi novi softver i konfigurira MQTT.

8.3. Dizajniranje i konfiguriranje kontrolne ploče

Kontrolna ploča (Slika 14) dizajnirana je u programu Sketch.app koji je

namijenjen UI/UX dizajniranju.

Kod dizajniranja vodilo se računa o rezoluciji na kojoj će ploča biti prikazana

(2048x1536 piksela), rasporedu prikazanih elemenata i konačno o izgledu cijele

ploče.

Kontrolna ploča sastoji se od šest grupa elemenata. U gornjem lijevom dijelu

nalazi se trenutna temperatura prostorije i vlaga, a u gornjem desnom kutu je

vrijeme. U središnjem dijelu nalaze se četiri grupe: Living room, Dining room,

Scenes i Info.

Living room i Dining room prikazuju pravokutne elemente koji upravljaju

određenim uređajima. Za potrebe demonstacije aktivan će biti samo prvi element

unutar Living room grupe.

Scenes označava scene koje se definiraju unutar Home Assistant platforme i

pokreću ili zaustavljaju više radnji zajedno jednim klikom, a moguće je i

automatizirati radnje tako da klikanje nije ni potrebno.

Info prikazuje željene informacije, u ovom slučaju vremensku prognozu, ali

moguće je dodati i druge informacije.

40

Slika 14. Dizajn kontrolne ploče

Dizajn je spremljen kao SVG datoteka unutar koje je bilo potrebno promijeniti

identifikatore (id) tako da odgovaraju nazivima entiteta koji se povezuju iz Home

Assistant platforme i to tako da Floorplan prepoznaje identifikatore na pravi način

što za pojedine elemente nije bio jednostavan posao (npr. potrebno je otkriti

ispravnu JSON naredbu).

Sam Floorplan bazira se na tri glavna elementa, SVG slika, floorplan.yaml

datoteka i floorplan.css datoteka.

Floorplan.yaml datoteka konfiguracijsko je mjesto za Floorplan projekt, a sastoji

se od grupa elemenata koji se koriste u vizualnom prikazu.

Slijedi primjer grupe koja se zove Lights i uključuje entitet switch.heating koji se

aktivira pritiskom na prvi element kontrolne ploče.

41

States povezuje entitet switch.heating s CSS klasama light-on i light-off koje

definiraju izgled grafičkog elementa prije i nakon paljenja ili gašenja tog entiteta.

Na kraju, action definira koja radnja će se izvršiti kada se klikne element kontrolne

ploče.

- name: Lights entities: - switch.heating states: - state: 'on' class: 'light-on' - state: 'off' class: 'light-off' action: domain: homeassistant service: toggle

Isječak koda 2. - Konfiguracija grupe Lights

Datoteka floorplan.css sadrži CSS klase koje definiraju izgled elemenata

kontrolne ploče ovisno o njegovom stanju. Kada je entitet switch.heating ugašen,

na snazi je klasa .light-off, a kada je upaljen .light-on, unutar kojih su definirane

boje.

.light-off { fill: #F7F7F7 !important; } .light-on { fill: rgb(255, 255, 255) !important; }

Isječak koda 3. - Konfiguracija CSS klasa

Procedura je slična za svaki entitet osim što je u slučaju senzora potrebna JSON

naredba koja vrši očitavanje informacija tog entiteta (text_template: '${entity.state

? Math.ceil(entity.state) + "°c": "undefined"}').

- name: Sensors entities: - sensor.temperatura_kuhinja text_template: '${entity.state ? Math.ceil(entity.state) + "°c": "undefined"}' class_template: 'return "static-temp";'

Isječak koda 4. - Konfiguracija senzora

42

9. Rezultati i rasprava

Ovim praktičnim dijelom prikazano je kako na povoljan način izraditi sustav kućne

automatizacije koji je skalabilan, pouzdan kada se pravilno konfigurira, siguran

bez sumnja u privatnost te prilagoljiv željama korisnika te kako dizajnirati

kontrolnu ploču prema svojim željama te na taj način biti u posjedu jedinstenog

sučelja. Kako bi se postiglo sve navedeno potrebno je malo truda i učenja te

igranja s postavkama.

Problem koji se može javiti u budućnosti je promjena IP adresa nekih spojenih

pametnih uređaja zbog standardne promjene adresa uređaja koje su određene u

postavkama usmjernika. Taj problem rješava se podešavanjem statičkih IP

adresa za sve uređaje i to putem postavki svakog uređaja zasebno ili putem

postavki usmjernika. Testiranje je pokazalo da kada su podešene statičke IP

adrese cijeli sustav funkcionira vrlo stabilno. Moguće su iznenadne pojave da

pojedini uređaj se ne odaziva, no to je problem svakog elektroničkog uređaja i

rješava se ponovnim pokretanjem istog.

Zadnji potencijalni problem koji je i iskušen može se javiti pri nadogradnjama

Home Assistant softvera kada može doći do velike promjene pojedinih

softverskih elemenata sustava te prestanka funkcioniranja čak i cijelog sustava

(eng. breaking changes). Tada je potrebno pregledati cijelu konfiguraciju i

pomoću log-a otkriti gdje se došlo do greške.

Kod dizajna bilo kojeg sučelja pa tako i kontrolne ploče prikazane u ovom radu,

treba obratiti pozornost na funkcionalnost i upotrebljivost, odnosno da sučelje

ispunjava svoju namjenu i pruža zadovoljavajuće korisničko iskustvo. U slučaju

ovog rada vodilo se računa da ploča zadovoljava potrebe upravljanja malim

stanom otvorenog prostora gdje su dnevna soba i blagavaonica centar

događanja i mjesto gdje se odvija pametno upravljanje uređajima i kućna

automatizacija. Također je bilo bitno da je moguće korištenje ploče kao

termostata pošto je klima uređaj glavni izvor topline tijekom zime uz naravno

hlađenje tijekom ljeta. Cilj je bio zaobići uporabu daljinskog upravljača te koristiti

isključivo upravljanje putem Wi-Fi-a što je i omogućeno. Naravno, za potrebe

demonstracije koristit će se drugi uređaj.

43

10. Zaključak

Kućna automatizacija nije novost koja je tek nedavno pokrenuta. Postoji već

desetke godina no dugi niz godina bila je bazirana na električnim instalacijama

što uz neke prednosti donosi i mnogo mana. Zadnjih nekoliko godina postali su

jako popularni različiti sustavi za pametne kuće pa su se pojavili i razni novi

protokoli koji su poprimili veliki značaj. Količina različitih sustava je prilično

zavidna što je za korisnike jako dobro, konkurencija stvara bolje proizvode.

Konkurencija ima i lošu stranu u slučaju sustava kućne automatizacije. Veliki broj

raličitih proizvođača stvorio je različite standarde i protokole koji nisu međusobno

kompatibilni što stvara problem korisnicima jer se često moraju odlučiti za jedan

sustav i kupovati uređaje samo za njega.

Home Assistant platforma ima veliku prednost, podršku za mnogo uređaja, ali i

kombiniranje s ostalima sustavima za kućnu automatizaciju. Time pruža ogromne

mogućnosti i rješava problem različitih standarda i protokola.

Dizajn utječe na ljude na poseban način. Postoje cijele studije koje govore o

utjecaju boja na ljude. Marketing se danas bazira na dizajnu kako bi ljude

privukao da kupe proizvod ili uslugu. U slučaju pametne kuće, dizajn korisničkog

sučelja, uz sami sustav kućne automatizacije, može utjecati na raspoloženje

ukućana i njihove osjećaje zbog čega je vrlo bitno da se sustav bazira na

kvalitetnom i ugodnom dizajnu korisničkog sučelja kojeg će svatko vrlo rado

koristiti.

44

11. Literatura

1. Stankov, Slavomir; Glavinić, Vlado, Granić, Andrina; Rosić, Marko

Inteligentni tutorski sustavi - istraživanje, razvoj i primjena, 2001.

2. Galitz, W.: The Essential Guide to User Interface Design An Introduction

to GUI Design Principles and Techniques, Indianapolis, IN: Viley

Publishing, 2007.

3. Županić M., Vizualno oblikovanje i razvoj novih funkcionalnosti bloga

Dizajn za svaki dan, završni rad, Sveučilište Sjever, Multimedija,

oblikovanje i primjena, Varaždin, 2016.

4. https://www.fastcompany.com/3032719/ui-ux-who-does-what-a-

designers-guide-to-the-tech-industry

5. Kliček M., Dizajniranje korisničkog sučelja mobilne aplikacije Sveučilišta

Sjever, završni rad, Sveučilište Sjever, Multimedija, oblikovanje i primjena,

Varaždin, 2016.

6. Stephen Few, Information Dashboard Design: The Effective Visual

Communication of Data, O'Reilly, 2006.

7. Matković P., Norme i protokoli za automatizaciju kućanstva, završni rad,

Sveučilište u Zagrebu, Fakultet elektrotehnike i računarstva, 2013.

8. http://e-elektro.blogspot.com/2009/12/tehnologije-vezane-uz-

elektricnu.html

9. Pletikos D., Model pametne kuće, završni rad, Politehnika Pula, 2016.

10. https://www.electronichouse.com/smart-home/home-automation-

protocols-what-technology-is-right-for-you/

11. https://thewirecutter.com/reviews/what-is-alexa-what-is-the-amazon-

echo-and-should-you-get-one/, What Is Alexa? What Is the Amazon

Echo, and Should You Get One?, 2.8. 2018.

12. https://www.theverge.com/2016/5/18/11688376/google-home-speaker-

announced-virtual-assistant-io-2016, Google Home: a speaker to finally

take on the Amazon Echo, 3.8.2018.

45

13. https://store.google.com/gb/product/google_home_partners?hl=en-GB,

Google Home, 3.8.2018.

14. https://www.imore.com/homekit-ios-8-explained, HomeKit in iOS 8:

Explained, 3.8.2018.

15. https://www.apple.com/ios/home/accessories/, Apple.com, 3.8.2018.

16. https://www.techradar.com/news/samsung-smartthings-meet-the-center-

of-your-future-smart-home, Samsung SmartThings: meet the center of

your future smart home, 4.8.2018.

17. https://www.pcmag.com/review/348172/wink-hub-2, Wink Hub 2, 4.8.

2018.

18. https://www.home-assistant.io/getting-started/, Install Home Assistant,

4.8. 2018

19. https://www.docker.com/what-docker, What is Docker, 4.8.2018.

20. https://www.home-assistant.io/docs/automation/, Automating Home

Assistant, 5.8. 2018.

21. https://www.home-assistant.io/addons/, Hass.io Add-ons, 5.8.2018.

22. http://mosquitto.org/man/mqtt-7.html, MQTT man page, 5.8. 2018.

23. https://www.pubnub.com/blog/what-is-mqtt-use-cases/, What is MQTT

and When You Should Use It, 5.8. 2018.

24. Ullas B S., Anush S., Roopa J., Govinda Raju M, Machine to Machine

Communication for Smart Systems using MQTT, Dept. of Electronics and

Communication, R.V.College of Engineering, Bangalore, India

25. https://circleci.com/blog/what-is-yaml-a-beginner-s-guide/, What is

YAML? A Beginner's Guide, 5.8. 2018.

26. Eriksson M., Hallberg V., Comparison between JSON and YAML for data

serialization, završni rad, School of Computer Science and Engineering,

Royal Institute of Technology, 2011.

46

12. Popis slika

Slika 1. X-10 protokol ....................................................................................... 17

Slika 2. LonWorks protokol ............................................................................... 19

Slika 3. CEBus protokol .................................................................................... 20

Slika 4. Konnex protokol ................................................................................... 21

Slika 5. Insteon uređaji ..................................................................................... 22

Slika 6. Z-Wave primjer pametne kuće ............................................................. 23

Slika 7. ZigBee ................................................................................................. 24

Slika 8. Amazon Echo uređaji i Amazon Fire TV .............................................. 26

Slika 9. Google Home zvučnici ......................................................................... 27

Slika 10. Homekit sustav .................................................................................. 29

Slika 11. Smartthings sustav ............................................................................ 30

Slika 12. Wink uređaji ....................................................................................... 31

Slika 13. Raspberry Pi 3 malo računalo ............................................................ 37

Slika 14. Dizajn kontrolne ploče........................................................................ 40

13. Popis isječaka kodova

Isječak koda 1. - Konfiguracija MQTT brokera ................................................. 38

Isječak koda 2. - Konfiguracija grupe Lights ..................................................... 41

Isječak koda 3. - Konfiguracija CSS klasa ........................................................ 41

Isječak koda 4. - Konfiguracija senzora ............................................................ 41

47

14. Popis oznaka i kratica

HCI

UX

UI

GUI

HVAC

PVP

IR

RF

IP

IFTTT

YAML

SSH

DHCP

IoT

JSON

CSS

SVG

IDE

UART

TTL

Human Computer Interaction

User Experience

User Interface

Graphical User Interface

Heating, ventilation, and air conditioning

Peer to Peer

Infrared

Radio frequency

Internet Protocol

If This Then That

YAML Ain't Markup Language

Secure Shell

Dynamic Host Configuration Protocol

Internet of Things

JavaScript Object Notation

Cascading Style Sheets

Scalable Vector Graphics

Integrated Development Environment

Universal Asynchronous Receiver and Transmitter

Transistor-transistor Logic

48

15. Manje poznati pojmovi i akronimi

dashboard

joystick

trackball

hub

add-on

Tasmota softver

Samba

Arduino

log datoteka

kontrolna ploča, odnosno vizualan prikaz najbitnijih

informacija

ulazna jedinica na računalu ili igraćoj konzoli koja s

nekom vrstom drške koja služi za upravljanje

pokazni uređaj koji sadrži lopticu unutar kućišta sa

senzorima za upravljanje

centralni uređaj za povezivanje više uređaja pametne

kuće

dodatak za softver koji omogućuje proširivanje

mogućnosti tog softvera

softver za Sonoff pametne uređaji koji proširuje

mogućnosti uređaja i omogućuje MQTT

standardni Windows interoperabilni paket programa za

Linux i Unix koji uključuje usluge prijenosa podataka

putem mreže i dijeljenja pisača

platforma za prototipe otvorenog koda za stvaranje

interaktivnih

datoteka sa zapisom svih događaja unutar pokrenutog

operativnog sustava ili softvera